Trong thời đại số 4.0, chắc hẳn bạn đã nghe tới công nghệ Blockchain, một công nghệ lưu trữ dữ liệu an toàn, bảo mật, không ai có thể sửa đổi được dữ liệu, phi tập trung hoá. Vậy công nghệ Blockchain là gì, hãy cùng blog Owllee tìm hiểu trong bài viết này nhé.
Năm 2008, cha đẻ của Bitcoin Shatoshi Nakamoto đã ra mắt Blockchain và đồng tiền ảo Bitcoin. Blockchain là việc chúng ta lưu trữ dữ liệu thành các khối, được gọi là Block, và mỗi khối được liên kết với nhau bằng một sợi dây xích có quan hệ chặt chẽ với nhau.
Khối đầu tiên trong chuỗi được gọi là khối khởi tạo (Genesis Block), chứa các thông tin cấu hình mạng Blockchain.
Blockchain có các tính chất sau đây:
1. Dữ liệu được phi tập trung hoá và phân tán ở các node khác nhau
Trong mô hình lưu trữ dữ liệu Client – Server truyền thống, dữ liệu được lưu trữ ở máy chủ (Server) và các máy khách sẽ truy cập server này để xử lý thông tin. Nếu server gặp sự cố hoặc bị tấn công thì tất cả các máy khách sẽ không thể truy cập được. Ngoài ra người quản trị của Server có thể truy cập và thay đổi được dữ liệu mà không ai biết.
Đối với công nghệ Blockchain, dữ liệu sẽ được lưu trữ ở các node khác nhau, mỗi người dùng tham gia vào hệ thống là 1 node, và các node này truyền dữ liệu ngang hàng với nhau. Khi có 1 node lỗi hoặc bị mất dữ liệu thì toàn bộ hệ thống vẫn hoạt động với các node còn lại.
2. Đồng thuận phi tập trung
Với các giao dịch trong hệ thống Blockchain, để giao dịch có thể thực hiện được thì cần phải có sự đồng ý của ít nhất 51% các node ở trong mạng. Với các hệ thống lớn như Bitcoin, số lượng người dùng trong hệ thống là rất lớn và không ai có thể có năng lực tính toán nhiều hơn tất cả các người dùng còn lại trong hệ thống
3. Tính không thể thay đổi được dữ liệu
Trong công nghệ Blockchain, dữ liệu được lưu dưới dạng các khối, trong đó khối liền sau có chứa thông tin của khối liền trước, để hiểu sâu hơn ta xem xét cấu tạo của 1 khối trong Blockchain.
Mã băm ở đây giống như một chiếc máy xay thịt, từ miếng thịt chúng ta có thể xay được ra đĩa thịt xay, nhưng từ đĩa thịt xay không thể lắp lại thành miếng thịt ban đầu được, đồng thời không có 2 miếng thịt sau khi xay xong là giống nhau.
Mã băm là một thuật ngữ ánh xạ một khối dữ liệu lớn sang một khối dữ liệu nhỏ, hàm băm có tính chất không trùng lặp, tức là dữ liệu đầu vào khác nhau nhưng lại cho ra một mã băm giống nhau.
Các thuật toán băm nổi tiếng hiện nay có thể kể đến như: MD5, SHA1, SHA256…
Một khối trong Blockchain có 2 phần là phần Block Header và phần dữ liệu của khối đó. Block header gồm có 4 trường thông tin là: Mã băm của khối trước, mã băm của dữ liệu, thời gian tạo block và một giá trị là giá trị biến thiên nonce(Đây là một giá trị biến thiên làm cho khối đó hợp lệ.
Như ở trong hệ thống Bitcoin số nonce hợp lệ là số nonce làm cho mã băm của block header có số lượng số 0 ở đầu cho trước).
– Mã băm của dữ liệu là trường ta đã biết.
– Mã băm của khối liền trước là trường ta đã biết.
– Thời gian tạo Block là trường ta đã biết.
Vậy nếu thay đổi dữ liệu, kẻ tấn công cần phải tìm lại số nonce để làm cho mã băm của Block Header có số lượng số 0 ở đầu cho trước.
Nếu tìm được rồi thì khối liền sau nó lại sẽ thay đổi,vì mã băm khối liền trước nó không còn đúng nữa, kẻ tấn công cần phải thay đổi và tìm lại số nonce làm sao cho hợp lệ, và phải làm như thế đến hết chuỗi.
Đây là điều rất khó vì kẻ tấn công cần phải có năng lực tính toán mạnh hơn tất cả người dùng trong hệ thống khi tất cả mọi người dùng trong hệ thống đang giải bài toán cho block tiếp theo.
Ngoài ra các node trong blockchain còn có cơ chế phát hiện các khối gian lận và không chấp nhận các khối này vào trong mạng, vì vậy không có cách nào để thay đổi được dữ liệu đã lưu vào hệ thống Blockchain.
Với những ưu điểm của công nghệ Blockchain kể trên, việc các đồng tiền điện tử sử dụng công nghệ này là hoàn toàn an toàn, minh bạch, không ai có thể tạo giao dịch khống hoặc lấy cắp tiền.
Tạo mới Block trong Blockchain
Tạo mới Block cũng giống như việc đào tiền ảo, khi người dùng tạo mới một Block thì hệ thống sẽ thưởng cho người dùng 1 số tiền ảo nhất định(Tính đến thời điểm 2024 thì một block tạo mới sẽ được thưởng 2.5 BTC). Vậy làm thế nào để tạo Block.
Trong hệ thống Blockchain có 2 cơ chế đồng thuận chính là PoW(Bằng chứng công việc) và PoS(Bằng chứng cổ phần).
PoS là thuật toán tạo khối, trong đó các node trong mạng sẽ bầu ra 1 ông được gọi là Leader, Leader này sẽ có trách nhiệm tạo ra 1 khối mới và nối vào trong chuỗi Blockchain. Các đồng tiền ảo thế hệ mới như: Etherium(v2.0), LUNC… đang hoạt động trên cơ chế này
PoW là thuật toán cổ điển, bằng cách các node sẽ thi nhau giải một bài toán khó, ở đây là tìm số nonce sao cho mã băm của block header có một lượng chữ số 0 ở đầu cho trước.
TẠO MỚI BLOCK
Giải bài toán khó:
Tìm giá trị Nonce sao cho:
Trong đó:
- Block Header: Hash(Previous Block Header)||timestamp||MerkleRootHash||Nonce
- Difficuly_value: Số lượng số 0 ở đầu giá trị băm Hash, ví dụ trong Bitcoin là 10 chữ số 0 ở đầu, và độ khó này thường được thay đổi cho phù hợp.
- Để tìm được giá trị phù hợp, máy tính cần phải thử các giá trị Nonce từ 0 cho đến khi nào tìm được giá trị phù hợp.
Người nào giải được Block trước sẽ gửi thông tin tới tất cả các node trong mạng, để các node trong mạng kiểm tra và thêm block đó vào chuỗi Blockchain.
Vậy ta có thể thấy việc đào Bitcoin phụ thuộc vào năng lực tính toán của người dùng, nếu ai mà đầu tư nhiều thiết bị hơn thì họ có năng lực tính toán mạnh hơn, khả năng tạo Block của họ sẽ cao hơn!.
Kết luận:
Với khả năng mã hóa dữ liệu và tính phi tập trung, công nghệ Blockchain đem lại nhiều ưu điểm như tính bảo mật cao, độ tin cậy, không thể làm giả được, dữ liệu được lưu trữ vĩnh viễn và không thể bị xóa.
Mặc dù vẫn còn một số thách thức cần giải quyết như tốc độ giao dịch, khả năng mở rộng và vấn đề về quyền riêng tư, công nghệ Blockchain vẫn được coi là một trong những đột phá công nghệ quan trọng của thế kỷ 21. Nó đang được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như tài chính, chăm sóc sức khỏe, quản lý chuỗi cung ứng, thương mại điện tử và có tiềm năng mở ra nhiều ứng dụng mới trong tương lai.
Với những lợi ích to lớn mà công nghệ Blockchain mang lại, chúng ta có thể kỳ vọng nó sẽ ngày càng phổ biến và trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại.